CuInS2薄膜太陽電池吸收層與緩沖層的制備與性能研究.pdf

1、本文研究了薄膜太陽能電池吸收層材料CuInS2和緩沖層材料In2S3的制備，并對薄膜層的物相、形貌、結(jié)晶度、界面結(jié)合強度等結(jié)構(gòu)特征，以及其光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等進行了系統(tǒng)分析。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）采用電沉積法在ITO導(dǎo)電玻璃上沉積CuxInySz預(yù)制膜，然后在氬氣中硫化熱處理制備CuInS2薄膜。首先利用電化學(xué)循環(huán)伏安法研究了 Cu2+、In3+及 S2O32-離子在ITO電極上的伏安特性，在此基礎(chǔ)上采用恒電位法制備

2、了CuxInySz薄膜，并分析了溶液環(huán)境（反應(yīng)離子濃度、絡(luò)合劑濃度、溶液pH等）及沉積電位等因素對預(yù)制膜結(jié)構(gòu)的影響，優(yōu)化了電沉積制備工藝。然后在氬氣中對CuxInySz預(yù)制膜進行了硫化熱處理使其轉(zhuǎn)化為CuInS2薄膜，討論了Cu/In比、熱處理氣氛、熱處理溫度等對薄膜性能的影響。得出結(jié)論如下：ⅰ)沉積電位宜選擇?0.8V和?0.9V，最佳熱處理氣氛是通入氬氣的同時加入升華硫，最佳熱處理方式是500℃保溫1小時；ⅱ)電沉積制備的高質(zhì)量Cu

3、InS2薄膜呈現(xiàn)出p型半導(dǎo)體的性質(zhì)，光學(xué)帶隙在1.5~1.7eV之間，厚度約為5~10μm，附著力劃痕儀測試的臨界載荷值在8~10N。
　?。?）采用直流磁控濺射法在普通鈉鈣玻璃上沉積 Cu-In合金膜，然后在氬氣中硫化熱處理制備 CuInS2薄膜。主要研究了濺射功率、濺射氣體壓強、熱處理溫度、保溫時間等工藝參數(shù)對 CuInS2薄膜結(jié)晶度及光學(xué)性能的影響。結(jié)論如下：ⅰ)濺射功率宜選擇在80~120W之間；熱處理溫度宜選擇在450~

4、470℃，保溫時間控制在2~3小時；ⅱ)濺射功率為110W，濺射氣體壓強為0.8Pa制備的CuInS2薄膜結(jié)晶度最好；ⅲ)濺射法制備的CuInS2薄膜厚度約為10μm；其光學(xué)帶隙在1.6~1.8eV之間。
　　（3）采用磁控濺射法在ITO導(dǎo)電玻璃上濺射沉積In薄膜，然后在氣氛管式爐中硫化熱處理制備出緩沖層 In2S3薄膜材料，主要研究了濺射功率、濺射氣體壓強、燒結(jié)溫度、保溫時間等工藝參數(shù)對 In2S3薄膜形貌、結(jié)晶度、光學(xué)性能及電